David Homfray

يقف العالم عند مفترق طرق، يواجه التحدي المزدوج المتمثل في تلبية احتياجات الطاقة لعدد متزايد من سكان العالم، وفي الوقت نفسه مكافحة تغير المناخ. يتسارع الطلب على الطاقة بسبب تزايد الاعتماد على الكهرباء ونمو البيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي، مما يجعل أنظمة الطاقة الحالية غير مستدامة. وبينما تعد مصادر الطاقة المتجددة الأرضية مثل الرياح والطاقة الشمسية حاسمة، إلا أنها متقطعة وتتطلب مساحات شاسعة من الأراضي.

ومع اقتراب نافذة العمل من الإغلاق، من الواضح أنه لا يوجد حل واحد؛ فالمرونة تتطلب محفظة متنوعة من التقنيات. هذه هي بالضبط أنواع التحديات التي يستكشفها مجلس المستقبل العالمي التابع للمنتدى الاقتصادي العالمي والمعني بـ “حدود تكنولوجيا الطاقة”.

قد تكون إحدى هذه الحدود المحتملة لتأمين مستقبل طاقة نظيف ووفير حقًا هي الطاقة الشمسية المعتمدة على الفضاء “SBSP”. المفهوم، الذي اقترحه لأول مرة بيتر جلاسر في عام 1968، بسيط.. إنه يتضمن وضع أقمار صناعية كبيرة مزودة بألواح شمسية في مدار ثابت بالنسبة للأرض، على ارتفاع حوالي 36,000 كيلومتر فوق الأرض. هناك، تستحم هذه الأقمار في ضوء الشمس دون انقطاع، على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع. ثم يتم تحويل هذا التدفق المستمر للطاقة الشمسية إلى موجات ميكروويف وإرسالها إلى محطات استقبال على الأرض. الشعاع نفسه آمن؛ فبشدة قصوى تبلغ حوالي 230 واط/م²، فإنه يعادل حوالي ربع قوة شمس الظهيرة.

يتم تجميع الطاقة بواسطة هوائي استقبال، أو “rectenna”، وهو عبارة عن شبكة خفيفة الوزن من الهوائيات مثبتة على أعمدة. هذا يجعل محطة الاستقبال الأرضية غير مكلفة نسبيًا للبناء. ولأن هوائي التقويم شفاف إلى حد كبير، يمكن استخدام الأرض التي تحته لزراعة المحاصيل أو وضعه بجانب الألواح الشمسية الأرضية، مما يتيح استخدامًا مزدوجًا. يقوم هوائي التقويم بتحويل طاقة الموجات الميكروويفية مرة أخرى إلى كهرباء، والتي يتم بعد ذلك تغذيتها في شبكة الكهرباء. وعلى الرغم من اعتبارها قابلة للتطبيق تقنيًا في سبعينيات القرن الماضي، إلا أنه في العقد الماضي فقط، مع انخفاض تكاليف الإطلاق والتقدم في التصنيع بكميات كبيرة، أصبحت الطاقة الشمسية المعتمدة على الفضاء “SBSP” مجدية اقتصاديًا.

لماذا يتم حصاد الطاقة الشمسية في الفضاء؟

مزايا هذا النهج مقنعة. مزارع الطاقة الشمسية الأرضية تحت رحمة الطقس ودورة الليل والنهار، في حين أن الطاقة الشمسية المعتمدة على الفضاء “SBSP” توفر طاقة أساسية ثابتة وموثوقة، وهو أمر لا يمكن تحقيقه على الأرض إلا باستخدام الوقود الأحفوري أو الطاقة النووية. كما أن شدة ضوء الشمس في الفضاء أعلى بكثير، مما يعني أن الألواح الفضائية تولد طاقة أكبر بكثير لكل متر مربع مقارنة بنظيراتها الأرضية، مما يحرر الأراضي القيمة.

تترجم كثافة الطاقة الفائقة هذه أيضًا إلى انخفاض كبير في استخدام المواد. يتطلب نظام الطاقة الشمسية المعتمدة على الفضاء كميات أقل بكثير من المعادن الحيوية لتوفير نفس الطاقة المستمرة التي يوفرها حل أرضي يتضمن تخزينًا واسع النطاق للطاقة. يوفر هذا مسارًا أكثر استدامة، مما يخفف الضغط على الموارد الذي حددته وكالة الطاقة الدولية “IEA” كتحدٍ رئيسي. كما أن الطاقة قابلة للتوزيع. يمكن لكل قمر صناعي أن يرى ربع الكرة الأرضية، مما يسمح له بنقل الطاقة بين البلدان على الفور تقريبًا، ليعمل كموصل عملاق في الفضاء. تشير الدراسات إلى أن نسبة كبيرة من احتياجاتنا من الطاقة يمكن تلبيتها بواسطة الطاقة الشمسية المعتمدة على الفضاء بتكلفة اقتصادية للغاية.

التسابق العالمي من أجل طاقة الفضاء

سباق فضاء جديد من أجل الطاقة المستدامة جارٍ بالفعل. تستثمر الدول والشركات الخاصة بكثافة في أبحاث الطاقة الشمسية المعتمدة على الفضاء “SBSP”. في الولايات المتحدة، اختبرت “Caltech” بنجاح نموذجًا أوليًا، مما أظهر نقل الطاقة اللاسلكي في الفضاء لأول مرة. أعلنت الصين عن خطط لمصفوفة بحجم كيلومتر بحلول عام 2028، بينما تظل اليابان رائدة منذ فترة طويلة في هذا المجال. في أوروبا، درست وكالة الفضاء الأوروبية “ESA” جدوى هذه التقنية من خلال مبادرة “SOLARIS”.

برزت المملكة المتحدة أيضًا كلاعب رئيسي، حيث يدعم الاستثمار الحكومي تطوير بنية “CASSIOPeiA” الرائدة عالميًا. ويدعم هذا الجهد العديد من العروض التوضيحية لتقليل المخاطر، والتي ستقدم نظامًا تجاريًا في غضون ست سنوات. كما أسست المملكة المتحدة مبادرة طاقة الفضاء “Space Energy Initiative”، وهي تحالف قوي يضم أكثر من 90 منظمة من الصناعة والأوساط الأكاديمية والحكومة.

الصواريخ والعوائد.. عقبات الابتكار

في حين أن وعد الطاقة الشمسية المعتمدة على الفضاء “SBSP” هائل، فإن تحقيق هذه الرؤية يتطلب تطويرًا مركزًا في عدة مجالات رئيسية. لطالما كانت العقبة الأساسية هي تكاليف الإطلاق، لكن ظهور الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام يغير بسرعة الجدوى الاقتصادية للوصول إلى الفضاء، مما يجعل الحالة المالية لـ SBSP جذابة بشكل متزايد. لا يزال إرسال غيغاواط من الطاقة بكفاءة إلى الأرض مجالًا للتطوير النشط، على الرغم من أن العديد من البلدان قد أظهرت بالفعل نقل الطاقة اللاسلكي عبر عدة كيلومترات. وبالمثل، فإن بناء الهياكل الكبيرة وصيانتها في المدار باستخدام التجميع الذاتي هو مجال قيد التطوير للعديد من التطبيقات الفضائية المجاورة.

ومع ذلك، قد لا تكون العقبة الأساسية أمام توسيع نطاق الطاقة الشمسية المعتمدة على الفضاء “SBSP” هي الهندسة، بل هيكل التمويل الخاص. ففي حين أن رأس المال المغامر مناسب للشركات الناشئة في مراحلها المبكرة، فإنه غير مصمم للبنية التحتية طويلة الأجل. تعمل التجمعات الأكبر من الأموال المؤسسية المطلوبة، من صناديق التقاعد وصناديق الثروة السيادية، بمنطق مختلف، حيث تفضل الاستثمارات ذات الأرباح المتوقعة والسريعة. هناك نقص عميق في الرغبة في المخاطرة للمشاريع كثيفة رأس المال التي قد تستغرق سنوات لتصبح مربحة؛ وهذا هو “وادي الموت” المالي لتقنيات مثل SBSP.

لمواجهة ذلك، يقوم اللاعبون التجاريون في مجال SBSP بتطوير خرائط طريق تتضمن معالم مهمة لخلق القيمة على المدى القريب. ونتيجة لذلك، يتزايد الاهتمام بين المستثمرين الذين يفهمون الفرضية القائلة بأن SBSP هو أحد الحلول القليلة جدًا التي يمكنها دعم تحول عالمي للطاقة حقًا. ومع ذلك، لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به.

العائد الاقتصادي والاجتماعي

إن فوائد التطوير الناجح للطاقة الشمسية المعتمدة على الفضاء “SBSP” ستمتد إلى ما هو أبعد من الطاقة النظيفة، من خلال إنشاء صناعة جديدة تبلغ قيمتها عدة تريليونات من الدولارات ودفع النمو الاقتصادي. إن السوق الإجمالي القابل للاستهداف مذهل، حيث يستهدف حصة الكهرباء من سوق الطاقة العالمي التي تزيد قيمتها عن 2.5 تريليون دولار سنويًا. ومن شأنه أن يعزز أمن الطاقة واستقلالها، ويقلل الاعتماد على أسواق الوقود الأحفوري المتقلبة.

يقدم هذا النموذج الاقتصادي أيضًا نهجًا ثوريًا للتنمية الدولية والعدالة المناخية. فمع وجود الأصول باهظة الثمن في المدار، وكون هوائي الاستقبال “rectenna” غير مكلف نسبيًا، يمكن للدول المتقدمة توفير الطاقة مباشرة للدول النامية، مما يسمح لها بتجاوز البنية التحتية للوقود الأحفوري. يمكن لهذا التحول من توفير النقد إلى توفير الطاقة أن يكسر الجمود في المؤتمرات المناخية مثل مؤتمر الأطراف “COP”، مما يوفر مسارًا عمليًا لانتقال عالمي عادل للطاقة. علاوة على ذلك، فإن التقنيات المُمكِّنة لـ SBSP، مثل النقل اللاسلكي للطاقة والتجميع في المدار، ستحفز مجموعة من الصناعات الموازية.

يمكن تطوير ونشر الطاقة الشمسية المعتمدة على الفضاء في الوقت المناسب لإحداث تأثير كبير على تحول الطاقة، وخلق النمو، وسوق جديد، ووظائف بأجور جيدة، وعدالة في مجال الطاقة. في المشهد الحالي، نحن بحاجة إلى جميع الحلول، ولكن الأطر الزمنية للتسويق، وقابلية التوسع، والجوانب الاقتصادية لقطع البنية التحتية الكبيرة والفريدة لا تزال غير واضحة للعديد من الحلول قيد التطوير. يمكن لـ SBSP توفير الطاقة من الفضاء قبل أن تبدأ محطات الطاقة الجديدة الكبرى في وضع أسسها. ومن خلال تطبيق مبادئ التصنيع الشامل، على غرار صناعة الإلكترونيات، على توفير الطاقة النظيفة، فإنه يوفر مسارًا واضحًا لقابلية التوسع.

بجزء بسيط من الاستثمار الموجه إلى التقنيات الأخرى، يمكن إزالة المخاطر عن 90% من العوائق التي تواجه SBSP في غضون خمس سنوات، مما يهيئها للتوسع ودعم احتياجات كوكبنا المتعطش للطاقة. سيتطلب الطريق إلى الأمام استثمارًا مستدامًا وتعاونًا دوليًا ورؤية جريئة للمستقبل. من خلال تبني ضرورة الابتكار من المدار، يمكننا أن ندشن عصرًا جديدًا من الطاقة النظيفة والوفيرة والعادلة للجميع.

إعداد: وحدة الترجمات بمركز سمت للدراسات
المصدر: World Economic Forum